EP2059922A2 - Haltevorrichtung für einen ultraschallwandler - Google Patents

Haltevorrichtung für einen ultraschallwandler

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Publication number
EP2059922A2
EP2059922A2 EP07787439A EP07787439A EP2059922A2 EP 2059922 A2 EP2059922 A2 EP 2059922A2 EP 07787439 A EP07787439 A EP 07787439A EP 07787439 A EP07787439 A EP 07787439A EP 2059922 A2 EP2059922 A2 EP 2059922A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
diaphragm pot
decoupling component
diaphragm
holding device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07787439A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Reiche
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2059922A2 publication Critical patent/EP2059922A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
    • G10K9/22—Mountings; Casings
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
    • G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4957—Sound device making
    • Y10T29/49575—Sound device making including diaphragm or support therefor

Definitions

  • the present invention relates to a holding device for an ultrasonic transducer and a corresponding method for producing such.
  • Such ultrasonic transducers are used in ultrasonic sensors in motor vehicles for
  • Example used as a parking aid These sensors generally consist of a housing which accommodates a diaphragm pot with a transducer element arranged therein.
  • the transducer element e.g., a piezoelectric element
  • the outer surface of the membrane is free when installed and is used to send
  • Ultrasonic waves excited by the transducer element It also receives the ultrasonic waves reflected from an object.
  • the ultrasonic transducer is accommodated in the housing in such a way that the largest possible acoustic, soundproof decoupling is achieved.
  • the ultrasonic sensor is inserted in a corresponding vehicle section, for example in a bumper, by means of a receptacle which likewise has a decoupling function.
  • the holder of the diaphragm pot in the housing is realized, for example, by a first, so-called inner decoupling ring, which at least partially surrounds the diaphragm cup and is connected to the housing via a mounting sleeve, for example clipped on it.
  • An applied on the diaphragm cup second decoupling ring forms a holder in the associated vehicle section.
  • the decoupling rings are made of a damping material, such as Silicone. The disadvantage here is the number of parts and the manufacturing / assembly costs seen.
  • the housing for internal suspension of the diaphragm pot is filled with a damping material instead of the inner decoupling ring.
  • Vulcanization must also remove a cutting tool, the splash residues on the edge to the diaphragm pot wall, before the second decoupling ring can be applied.
  • a disadvantage in addition to the production time is that such tools are correspondingly expensive.
  • Potting compound completely fills the ultrasonic sensor and forms a mechanically durable and sealed encapsulation of the ultrasonic sensor.
  • the holding device according to the invention for an ultrasonic transducer has the advantage that it meets the requirements of the acoustic soft decoupling with a small number of components, with an additional support sleeve is eliminated. Another advantage is that a component during the At the same time, overmolding serves as a seal between the housing and the diaphragm cup, sealingly bridging a gap therebetween. This eliminates the need for a sealing tool, its high cost and production time in batch mode (vulcanization). Furthermore, this component remains after the encapsulation and forms the outer holder in the vehicle section. Thus eliminates in manufacturing the operation of the cleaning process for removing spray residue, which saves time and money.
  • the essence of the invention is that the holding device for an ultrasonic transducer has a decoupling component, which in a manufacturing process
  • Diaphragm pot especially for a vehicle, on:
  • the decoupling component encloses an outer surface of the diaphragm pot at least in sections. This results in the advantage that the diaphragm pot is kept acoustically soft by the decoupling component.
  • the decoupling component has a front portion for receiving in the holding portion and a rear portion which is arranged in the interior of the housing. This results in an advantageous multiple function of the decoupling component by forming a holder in the housing and for a vehicle section, wherein for both holding areas an acoustically soft mounting of the diaphragm pot is formed in the decoupling component.
  • the front portion and the rear portion of the decoupling component are separated by a radially outwardly projecting web, which bears against an edge of the housing.
  • This web forms an advantageous separation of the front portion and the rear portion of the decoupling component, wherein at the same time a bearing or a stop for the housing is formed.
  • the rear section of the decoupling component is from
  • the diaphragm pot has a lid which has a recess for damping the lid. This results in a further advantageous decoupling of the diaphragm pot and damping of unwanted vibration components.
  • the recess of the lid of the diaphragm pot is filled with the filling material for damping the lid.
  • the filling material for filling the housing can also be used for the lid, whereby a production step for a pre-filling of the lid recess can be dispensed with. This saves time.
  • Ultrasonic transducer with a diaphragm pot wherein the holding device comprises
  • a housing for receiving the diaphragm pot in an interior space; a decoupling component for a vibration damped arrangement of the diaphragm pot on the housing and on a holding section; and
  • a filling material for a vibration-damped and tight positive connection of the diaphragm pot and the decoupling component to the housing is characterized by the following process steps:
  • a particular advantage is that the filling of the interior space with the filler material can take place in a single process step without additional purification steps and thus saves time.
  • the decoupling component forms a seal of a gap in the opening between the housing and the outer surface of the diaphragm pot.
  • a recess of a lid of the diaphragm pot for damping the lid is filled with filling material at least partially filling the interior of the housing with filler.
  • the figure shows a schematic sectional view of an embodiment of a holding device according to the invention for an ultrasonic transducer.
  • the single figure shows an embodiment of a holding device 1 for an ultrasonic transducer 17.
  • a holding device 1 for an ultrasonic transducer 17 In this embodiment, it is rotationally symmetrical parts, which are shown in a sectional view.
  • the ultrasonic transducer 17 has a diaphragm pot 11 with a diaphragm pot interior 13, which is closed on one side (in the figure, the underside) with a diaphragm 12, on which an ultrasonic transducer element 21 is mounted in the interior.
  • the downwardly facing outer side of the membrane 12 is used for the radiation of ultrasonic waves when it is excited by the transducer element, not shown, and for receiving reflected at obstacles ultrasonic waves that are transmitted to the transducer element and stimulate it to generate electrical voltage pulses.
  • the other side of the diaphragm cup 11 is closed in this embodiment by a cover 14, which has an upwardly flared recess 15 with triangular cross-section, so that, for example, a conical recess is formed.
  • the lid 14 is made of a metallic material, for example.
  • the diaphragm cup 11 is made, for example, from an aluminum material and has an outer surface 19, which in this example is completely enclosed by a decoupling component 6 with its inner surface 20. In another Embodiment, for example, the upper edge region of the diaphragm pot 11 is free and not enclosed by the decoupling component 6.
  • the decoupling component 6 has a conical front section 7, which tapers downwards, and a web 9, which adjoins it upwards and which extends radially outward.
  • the web 9 forms a boundary to a cylindrical rear section 8.
  • the decoupling component 6 is preferably made of a damping material, such as a silicone material, and encloses the diaphragm pot 11 form-fitting and tight.
  • the ultrasonic transducer 17 is arranged with the rear portion 8 of the decoupling component 6 with the diaphragm cup 11 enclosed by it within an inner space 4 of a housing 3. He extends through an opening 18 on the lower side of the housing 3 therethrough.
  • the housing 3 is tapered downwards, starting only at the level of the lid 14 of the diaphragm pot 11, with its lower portion. At the top, the housing 3 is cylindrical, with its upper portion is not shown.
  • the housing 3 is made of a plastic material, for example.
  • the lower side of the housing 3 has a circumferential edge 5, which rests on the web 9 of the decoupling component 6. Between the edge 5 of the housing 3 and the outer surface 19 of the diaphragm pot 11, a circumferential gap 10 is present, which is filled by the decoupling component 6. In this area, the decoupling component 6 forms a holder of the diaphragm pot 11 on the housing 3, which is designed in a so-called acoustically soft manner. This means that the housing 3 exerts no disturbing influence on the diaphragm cup 11 and its diaphragm 12 in the transmitting and receiving operation of the ultrasonic transducer 17. At the same time, the decoupling component 6 in the gap 10 forms a seal of the diaphragm pot 11 relative to the housing 3, wherein the web 9 with a contact surface on the underside of the edge 5 of the housing 3 increases the sealing and holding action.
  • the ultrasonic transducer 17 is connected to the applied on its outer surface 19 rear portion 8 of the decoupling component 6 via a filling material 16 to the housing 3.
  • the filling material 16 is a Damping material, such as a silicone material, which is injected into the interior 4.
  • the filling material 16 forms a non-positive and positive retention of the ultrasonic transducer 17 on the housing 3, wherein the decoupling component 6 to the overmolded filler material 16 binds plastically with a same impedance and the filling material 16 adheres to the housing 3.
  • the filling material 16 also forms a seal of the ultrasonic transducer 17 relative to the housing 3 and the outside of the housing 3.
  • An additional Sleeve for holding the ultrasonic transducer 17 to the housing 3 can thus be advantageously eliminated.
  • the diaphragm pot 11 is closed with the lid 14 on its upper side. Also, the lid 14 is surrounded by the filling material 16 positively.
  • the front portion 7 of the decoupling component 6 serves in this example as a holder in a holding portion 2 of the vehicle, for example in the bumper.
  • the front section 7 thus forms an acoustically soft mounting of the ultrasonic transducer 17 in the holding section 2.
  • a method for manufacturing a holding device 1 of the ultrasonic transducer 17 will be described below.
  • the prefabricated diaphragm pot 11 of the ultrasonic transducer 17 is closed with the cover 14.
  • the decoupling component 6 is positively or completely applied in part to the diaphragm pot 11.
  • the diaphragm pot 11 is inserted with the closed side 14 with the lid in the housing 3 through the opening 18 until the lower side of the edge 5 of the housing 3 rests on the web 9.
  • the gap 10 between the edge 5 and the outer surface 19 of the diaphragm pot 11 is tightly closed by the decoupling component 6, so that in the following
  • a sealing tool which must surround the diaphragm pot and the housing in a form-fitting manner until solidification of the overmolded damping material, for example a vulcanization, is completed, advantageously eliminated for this process.
  • This sealing tool would have to bridge the gap 10 between the diaphragm pot 11 and the edge 5 of the housing 3, so that the diaphragm pot 11 after the encapsulation of the housing 3 has the acoustically soft decoupling.
  • a cutting tool would also remove the spray residue on the edge 5 and the diaphragm pot 11.
  • the interior 4 is completely or partially filled with filling material 16, wherein in the figure, a level of the filling material 16 is shown, which is arranged approximately in the cover thickness above the lid 14 of the diaphragm pot 11. After solidification or
  • Vulcanization of the filled filling material 16 is advantageously no further cleaning operation of the outside of the housing 3 arranged ultrasonic transducer 17 more necessary because the front portion of the decoupling component 6 forms a holder for installation in the holding portion 2 of the vehicle and does not have to be cleaned by filling material 16.
  • the encapsulation with the filling material 16 can advantageously be used as a single method step, wherein together with the decoupling component 6, a holding device 1 of the ultrasonic transducer 17 is formed with a minimum number of components and high attenuation.
  • the invention is not limited to the embodiments described above, but modifiable in a variety of ways.
  • Prefabrication of the diaphragm pot 11 need not be provided with an additional damping material in the recess 15, but that when filling the interior 4 of the housing 3, the filling material 16 and the recess 15 of the lid 14 fills with. This advantageously saves a preparation step.

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Abstract

Eine Haltevorrichtung (1) für einen Ultraschallwandler (17) mit einem Membrantopf (11), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, weist Folgendes auf: ein Gehäuse (3) zur Aufnahme des Membrantopfs (11); ein Entkopplungsbauteil (6) für eine schwingungsgedämpfte Anordnung des Membrantopfs (11) an dem Gehäuses (3) und an einem Halteabschnitt (2); und einen Füllwerkstoff (16) für eine schwingungsgedämpfte und dichte formschlüssige Verbindung des Membrantopfs (11) und des Entkopplungsbauteils (6) mit dem Gehäuse (3), wobei das Entkopplungsbauteil (6) einen Spalt (10) zwischen einem Rand (5) einer Öffnung (18) des Gehäuses (3) und dem Membrantopf (11) abdichtend ausfüllt, sowie ein entsprechendes Verfahren.

Description

Beschreibung
Titel
Haltevorrichtung für einen Ultraschallwandler
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für einen Ultraschallwandler und ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer solchen.
Derartige Ultraschallwandler werden in Ultraschallsensoren bei Kraftfahrzeugen zum
Beispiel als Einparkhilfe verwendet. Diese Sensoren bestehen im Allgemeinen aus einem Gehäuse, welches einen Membrantopf mit einem darin angeordneten Wandlerelement aufnimmt. Das Wandlerelement (z.B. ein Piezoelement) ist auf dem Membrantopfboden, welcher auch als Membran bezeichnet wird, aufgebracht. Die äußere Fläche der Membran liegt im eingebauten Zustand frei und wird zur Aussendung von
Ultraschallwellen durch das Wandlerelement angeregt. Sie empfängt weiterhin die von einem Gegenstand reflektierten Ultraschallwellen. Der Ultraschallwandler ist in dem Gehäuse so aufgenommen, dass eine möglichst große akustische, schallweiche Entkopplung erreicht wird. Der Ultraschallsensor ist in einem entsprechenden Fahrzeugabschnitt, zum Beispiel in einem Stoßfänger, mittels einer Aufnahme eingesetzt, die ebenfalls eine Entkopplungsfunktion aufweist.
Die Halterung des Membrantopfs im Gehäuse wird beispielsweise durch einen ersten, so genannten inneren Entkopplungsring realisiert, der den Membrantopf zumindest teilweise umgreift und mit dem Gehäuse über eine auf diesem aufgebrachte, zum Beispiel aufgeklipste, Halterungshülse verbunden ist. Ein auf dem Membrantopf aufgebrachter zweiter Entkopplungsring bildet eine Halterung in dem zugehörigen Fahrzeugabschnitt. Die Entkopplungsringe bestehen aus einem dämpfenden Werkstoff, wie zum Beispiel Silikon. Als nachteilig wird dabei die Teilezahl und der Fertigungs-/Montageaufwand gesehen.
In einer anderen Ausführung ist das Gehäuse zur inneren Aufhängung des Membrantopfs anstelle des inneren Entkopplungsrings mit einem dämpfenden Material befüllt. Eine
Möglichkeit dazu bildet ein eingespritzter Füll- bzw. Dämpfungswerkstoff aus Silikon. Ein solcher formschlüssiger Verbund hat sich bewährt, jedoch ist der dazu gehörige Fertigungsaufwand nachteilig aufwändig. So bedingt das Umspritzen mit dem dämpfenden Material ein nach unten, das heißt zur Seite der freiliegenden Membran des Membrantopfs, abdichtendes Werkzeug, welches den Membrantopf und das Gehäuse solange formschlüssig umschließen muss, bis eine Verfestigung des umspritzten Dämpfungswerkstoff, zum Beispiel eine Vulkanisierung, abgeschlossen ist. Dieses abdichtende Werkzeug muss einen Spalt zwischen dem Membrantopf und der Wand des Gehäuses überbrücken, der eine Mindestdicke aufweist, damit der Membrantopf nach der Umspritzung vom Gehäuse die akustisch weiche Entkopplung aufweist. Nach der
Vulkanisation muss ein Schneidewerkzeug zusätzlich die Spritzreste an der Kante zur Membrantopfwand entfernen, bevor der zweite Entkopplungsring aufgebracht werden kann. Ein Nachteil besteht neben der Fertigungszeit darin, dass derartige Werkzeuge entsprechend kostenaufwändig sind.
Als ein Beispiel zur Illustration dient die Offenlegungsschrift DE 197 55 729 Al, welche einen Ultraschallsensor beschreibt, der ein Gehäuse mit einer Steckverbindung, einen Ultraschallwandler und eine Leiterplatte aufweist, wobei das Gehäuse in einen Träger und eine umschließende Haube unterteilt ist. Ein Entkopplungsring ist für eine dichte und schwingungsgedämpfte Lagerung des Ultraschallwandlers im Gehäuse vorgesehen. Eine
Vergussmasse füllt den Ultraschallsensor vollständig aus und bildet eine mechanisch haltbare und dichte Verkapselung des Ultraschallsensors.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung für einen Ultraschallwandler weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie mit einer geringen Anzahl an Bauteilen die Anforderungen an die akustische weiche Entkopplung erfüllt, wobei eine zusätzliche Halterungshülse entfällt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Bauteil während des Umspritzvorgangs gleichzeitig als Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Membrantopf dient, indem es einen Spalt dazwischen abdichtend überbrückt. Damit entfallen die Notwendigkeit eines abdichtenden Werkzeugs, dessen hohe Kosten und Fertigungszeit im Stapelbetrieb (Vulkanisation). Weiterhin verbleibt dieses Bauteil nach der Umspritzung und bildet die äußere Halterung im Fahrzeugabschnitt. Somit entfällt in der Fertigung der Arbeitsschritt des Reinigungsvorgangs zum Entfernen von Spritzresten, was Zeit- und Kostenersparnis mit sich bringt.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Haltevorrichtung für einen Ultraschallwandler ein Entkopplungsbauteil aufweist, das bei einem Fertigungsvorgang
Umspritzen mit einem Füllwerkstoff als Dichtung für diesen bis zu dessen Verfestigung dient und dann beim fertiggestellten Ultraschallsensor eine akustisch weiche Entkopplung zwischen Ultraschallwandler und Gehäuse sowie zwischen Ultraschallwandler und einem
Fahrzeugabschnitt bildet.
Gemäß der Erfindung weist die Haltevorrichtung für einen Ultraschallwandler mit einem
Membrantopf, insbesondere für ein Fahrzeug, Folgendes auf:
- ein Gehäuse zur Aufnahme des Membrantopfs;
- ein Entkopplungsbauteil für eine schwingungsgedämpfte Anordnung des Membrantopfs an dem Gehäuse und an einem Halteabschnitt; und
- einen Füllwerkstoff für eine schwingungsgedämpfte und dichte formschlüssige Verbindung des Membrantopfs und des Entkopplungsbauteils mit dem Gehäuse, wobei das Entkopplungsbauteil einen Spalt zwischen einem Rand des Gehäuses und dem Membrantopf abdichtend ausfüllt. Somit wird eine Haltevorrichtung mit einer vorteilhaft geringen Anzahl an Bauteilen erlangt.
In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass das Entkopplungsbauteil eine Außenfläche des Membrantopfs zumindest abschnittsweise umschließt. Hiermit ergibt sich der Vorteil, dass der Membrantopf durch das Entkopplungsbauteil akustisch weich gehalten ist.
In einer weiteren Ausführung ist es bevorzugt, dass das Entkopplungsbauteil einen Frontabschnitt zur Aufnahme in dem Halteabschnitt und eine hinteren Abschnitt aufweist, der im Innenraum des Gehäuses angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine vorteilhaft mehrfache Funktion des Entkopplungsbauteils, indem es eine Halterung im Gehäuse und für einen Fahrzeugabschnitt bildet, wobei für beide Haltebereiche eine akustisch weiche Halterung des Membrantopfs in dem Entkopplungsbauteil gebildet ist.
Weiterhin ist es in einer bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass der Frontabschnitt und der hintere Abschnitt des Entkopplungsbauteils durch einen radial nach außen hervorstehenden Steg getrennt sind, der an einem Rand des Gehäuses anliegt. Dieser Steg bildet eine vorteilhafte Abtrennung des Frontabschnitts und des hinteren Abschnitts des Entkopplungsbauteils, wobei gleichzeitig eine Lagerung bzw. ein Anschlag für das Gehäuse gebildet ist. Der hintere Abschnitt des Entkopplungsbauteils ist vom
Füllwerkstoff dicht sowie form- und kraftschlüssig umgeben und bildet in diesem Bereich zu dem umspritzten Füllwerkstoff eine Anbindung mit gleicher mechanischer Impedanz, wodurch eine gute axiale Wandbedämpfung des Membrantopfs zur Unterdrückung von störenden Schwingungsanteilen ermöglicht ist. Weiterhin erübrigt sich durch die Umspritzung die Notwendigkeit einer zusätzlichen Hülse zur Anbindung des
Entkopplungsbauteils an das Gehäuse.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist der Membrantopf einen Deckel auf, welcher eine Ausnehmung für eine Bedämpfung des Deckels aufweist. Hierdurch ergibt sich eine weitere vorteilhafte Entkopplung des Membrantopfs und Bedämpfung von unerwünschten Schwingungsanteilen.
Dazu ist in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Ausnehmung des Deckels des Membrantopfs mit dem Füllwerkstoff zur Bedämpfung des Deckels ausgefüllt ist. Hierdurch ist ein so genannter Wellensumpf gebildet, der weitere störende Schwingungsanteile bedämpft. Es ist hierbei besonders vorteilhaft, dass der Füllwerkstoff zur Befüllung des Gehäuses auch für den Deckel verwendbar ist, wodurch ein Fertigungsschritt für eine Vorabbefüllung der Deckelausnehmung entfallen kann. Somit ist eine Zeitersparnis ermöglicht.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Haltevorrichtung für einen
Ultraschallwandler mit einem Membrantopf, wobei die Haltevorrichtung Folgendes aufweist:
- ein Gehäuse zur Aufnahme des Membrantopfs in einem Innenraum; - ein Entkopplungsbauteil für eine schwingungsgedämpfte Anordnung des Membrantopfs an dem Gehäuse und an einem Halteabschnitt; und
- einen Füllwerkstoff für eine schwingungsgedämpfte und dichte formschlüssige Verbindung des Membrantopfs und des Entkopplungsbauteils mit dem Gehäuse, ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
(51) zumindest ein abschnittsweises Aufbringen des Entkopplungsbauteils auf einer Außenfläche des Membrantopfs;
(52) ein Einsetzen des Membrantopfs mit einem hinteren Abschnitt des Entkopplungsbauteils in eine Öffnung des Gehäuses; und (S3) zumindest ein teilweises Befüllen des Innenraums des Gehäuses mit dem
Füllwerkstoff zum Herstellen der Haltevorrichtung für den Ultraschallwandler. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass das Befüllen des Innenraums mit dem Füllwerkstoff in einem einzigen Verfahrensschritt ohne zusätzliche Reinigungsschritte erfolgen kann und somit eine Zeitersparnis ermöglicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass beim zumindest teilweisen Befüllen des Innenraums des Gehäuses das Entkopplungsbauteil eine Abdichtung eines Spalts in der Öffnung zwischen dem Gehäuse und der Außenfläche des Membrantopfs bildet. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Einsparung eines abdichtenden Formwerkzeugs und eines nachfolgenden Reinigungsschritts erreicht, was
Fertigungszeit und Kosten einspart.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausführung wird beim zumindest teilweisen Befüllen des Innenraums des Gehäuses mit Füllwerkstoff eine Ausnehmung eines Deckels des Membrantopfs zur Bedämpfung des Deckels mit Füllwerkstoff ausgefüllt. Hierdurch wird ein Vorfertigungsschritt des Deckels zum Befüllen mit einem Füllwerkstoff vorteilhaft eingespart, was weiterhin eine Kostenersparnis mit sich bringt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der Beschreibung und den Zeichnungen entnehmbar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Figur der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt dabei eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung für einen Ultraschallwandler.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Gleiche oder ähnliche Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen sind in den
Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung 1 für einen Ultraschallwandler 17. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um rotationssymmetrische Teile, die in einer Schnittdarstellung gezeigt sind.
Der Ultraschallwandler 17 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Membrantopf 11 mit einem Membrantopfinnenraum 13 auf, der an einer Seite (in der Figur ist dieses die Unterseite) mit einer Membran 12 verschlossen ist, auf welcher im Innenraum ein Ultraschallwandlerelement 21 angebracht ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind weitere Einzelheiten des Membrantopfinnenraums 13 nicht dargestellt. Die nach unten weisende Außenseite der Membran 12 dient zur Abstrahlung von Ultraschall wellen, wenn sie von dem nicht gezeigten Wandlerelement angeregt wird, sowie zum Empfang von an Hindernissen reflektierten Ultraschallwellen, die auf das Wandlerelement übertragen werden und es zur Erzeugung von elektrischen Spannungsimpulsen anregen.
Die andere Seite des Membrantopfs 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Deckel 14 verschlossen, welcher eine sich nach oben erweiternde Ausnehmung 15 mit dreieckförmigem Querschnitt aufweist, so dass beispielsweise eine kegelförmige Ausnehmung entsteht. Der Deckel 14 besteht beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff.
Der Membrantopf 11 ist zum Beispiel aus einem Aluminium Werkstoff hergestellt und weist eine Außenfläche 19 auf, welche hier in diesem Beispiel vollständig von einem Entkopplungsbauteil 6 mit dessen Innenfläche 20 umschlossen ist. In einer anderen Ausführungsform kann zum Beispiel der obere Randbereich des Membrantopfs 11 frei und nicht von dem Entkopplungsbauteil 6 umschlossen sein.
Das Entkopplungsbauteil 6 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen sich nach unten hin verjüngenden konischen Frontabschnitt 7 und einen sich daran nach oben anschließenden Steg 9 auf, der sich radial nach außen erstreckt. Der Steg 9 bildet eine Abgrenzung zu einem zylindrischen hinteren Abschnitt 8. Das Entkopplungsbauteil 6 ist vorzugsweise aus einem dämpfenden Werkstoff, wie zum Beispiel aus einem Silikonmaterial, hergestellt und umschließt den Membrantopf 11 formschlüssig und dicht.
Der Ultraschallwandler 17 ist mit dem hinteren Abschnitt 8 des Entkopplungsbauteils 6 mit dem von ihm umschlossenen Membrantopf 11 innerhalb eines Innenraums 4 eines Gehäuses 3 angeordnet. Dabei erstreckt er sich durch eine Öffnung 18 an der unteren Seite des Gehäuses 3 hindurch. Das Gehäuse 3 ist nur mit seinem unteren Abschnitt, der etwa in Höhe des Deckels 14 des Membrantopfs 11 beginnend sich nach unten hin konisch verjüngt. Nach oben hin ist das Gehäuse 3 zylindrisch ausgebildet, wobei sein oberer Abschnitt nicht weiter dargestellt ist. Das Gehäuse 3 besteht zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial.
Die untere Seite des Gehäuses 3 weist einen umlaufenden Rand 5 auf, der auf dem Steg 9 des Entkopplungsbauteils 6 aufliegt. Zwischen dem Rand 5 des Gehäuses 3 und der Außenfläche 19 des Membrantopfs 11 ist ein umlaufender Spalt 10 vorhanden, der durch das Entkopplungsbauteil 6 ausgefüllt ist. In diesem Bereich bildet das Entkopplungsbauteil 6 eine Halterung des Membrantopfs 11 am Gehäuse 3, welche in so genannter akustisch weicher Weise ausgebildet ist. Das heißt, dass das Gehäuse 3 keinen störenden Einfluss auf den Membrantopf 11 und dessen Membran 12 im Sende- und Empfangsbetrieb des Ultraschallwandlers 17 ausübt. Gleichzeitig bildet das Entkopplungsbauteil 6 in dem Spalt 10 eine Abdichtung des Membrantopfs 11 gegenüber dem Gehäuse 3, wobei auch der Steg 9 mit einer Anlagefläche an der Unterseite des Rands 5 des Gehäuses 3 die Dicht- und Haltewirkung erhöht.
Im Innenraum 4 des Gehäuses 3 ist der Ultraschallwandler 17 mit dem auf seiner Außenfläche 19 aufgebrachten hinteren Abschnitt 8 des Entkopplungsbauteils 6 über einen Füll Werkstoff 16 mit dem Gehäuse 3 verbunden. Der Füll Werkstoff 16 ist ein Dämpfungswerkstoff, wie zum Beispiel ein Silikonwerkstoff, welcher in den Innenraum 4 eingespritzt ist. Der Füll Werkstoff 16 bildet eine kraft- und formschlüssige Halterung des Ultraschallwandlers 17 am Gehäuse 3, wobei das Entkopplungsbauteil 6 an den umspritzten Füllwerkstoff 16 plastisch mit einer gleichen Impedanz anbindet und der Füll Werkstoff 16 am Gehäuse 3 anhaftet. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer guten axialen durchlaufenden Bedämpfung der Wand des Membrantopfs 11 zur Unterdrückung von störenden Schwingungsanteilen beim Betrieb des Ultraschallwandlers 17. Der Füll Werkstoff 16 bildet außerdem eine Abdichtung des Ultraschallwandlers 17 gegenüber dem Gehäuse 3 und der Außenseite des Gehäuses 3. Eine zusätzliche Hülse zur Halterung des Ultraschallwandlers 17 an dem Gehäuse 3 kann somit vorteilhafterweise entfallen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Membrantopf 11 mit dem Deckel 14 an seiner Oberseite verschlossen. Auch der Deckel 14 ist von dem Füll Werkstoff 16 formschlüssig umgeben.
Der Frontabschnitt 7 des Entkopplungsbauteils 6 dient in diesem Beispiel als Halterung in einem Halteabschnitt 2 des Fahrzeugs, beispielsweise in dessen Stoßfänger. Der Frontabschnitt 7 bildet somit eine akustisch weiche Halterung des Ultraschallwandlers 17 in dem Halteabschnitt 2.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Halte Vorrichtung 1 des Ultraschallwandlers 17 wird im Folgenden beschrieben.
Der vorgefertigte Membrantopf 11 des Ultraschallwandlers 17 ist mit dem Deckel 14 verschlossen. Das Entkopplungsbauteil 6 wird formschlüssig vollständig oder zum Teil auf den Membrantopf 11 aufgebracht. Dann wird der Membrantopf 11 mit der mit dem Deckel 14 verschlossenen Seite voran in das Gehäuse 3 durch die Öffnung 18 eingesetzt, bis dass die untere Seite des Rands 5 des Gehäuses 3 auf dem Steg 9 aufliegt. Der Spalt 10 zwischen dem Rand 5 und der Außenfläche 19 des Membrantopfs 11 ist dabei dicht durch das Entkopplungsbauteil 6 verschlossen, so dass bei dem darauf folgenden
Füll Vorgang des Innenraums 4 des Gehäuses 3 mit dem Füll Werkstoff 16 kein Füllwerkstoff austreten kann. Dadurch kann ein abdichtendes Werkzeug, welches den Membrantopf und das Gehäuse solange formschlüssig umschließen muss, bis eine Verfestigung des umspritzten Dämpfungswerkstoffs, zum Beispiel eine Vulkanisierung, abgeschlossen ist, für diesen Vorgang vorteilhaft entfallen. Dieses abdichtende Werkzeug müsste den Spalt 10 zwischen dem Membrantopf 11 und dem Rand 5 des Gehäuses 3 überbrücken, damit der Membrantopf 11 nach der Umspritzung vom Gehäuse 3 die akustisch weiche Entkopplung aufweist. Nach der Vulkanisation müsste dann ein Schneidewerkzeug zusätzlich die Spritzreste am Rand 5 und am Membrantopf 11 entfernen.
Der Innenraum 4 wird vollständig oder zum Teil mit Füll Werkstoff 16 aufgefüllt, wobei in der Figur ein Füllstand des Füllwerkstoffs 16 gezeigt ist, der etwa in Deckeldicke über dem Deckel 14 des Membrantopfs 11 angeordnet ist. Nach Verfestigung bzw.
Vulkanisierung des eingefüllten Füll Werkstoffs 16 ist vorteilhaft kein weiterer Reinigungsvorgang des außerhalb des Gehäuses 3 angeordneten Ultraschallwandlers 17 mehr notwendig, da der Frontabschnitt des Entkopplungsbauteils 6 eine Halterung zum Einbau in den Halteabschnitt 2 des Fahrzeugs bildet und nicht von Füll Werkstoff 16 gesäubert werden muss.
Somit kann die Umspritzung mit dem Füll Werkstoff 16 vorteilhaft als ein einziger Verfahrensschritt verwendet werden, wobei zusammen mit dem Entkopplungsbauteil 6 eine Halte Vorrichtung 1 des Ultraschallwandlers 17 mit einer Minimalanzahl von Bauteilen und hoher Dämpfung gebildet ist.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Es ist beispielsweise möglich, dass der Deckel 14 mit der Ausnehmung 15 bei der
Vorfertigung des Membrantopfs 11 nicht mit einem zusätzlichen Dämpfungswerkstoff in der Ausnehmung 15 versehen werden muss, sondern dass beim Befüllen des Innenraums 4 des Gehäuses 3 der Füll Werkstoff 16 auch die Ausnehmung 15 des Deckels 14 mit ausfüllt. So wird vorteilhaft ein Vorbereitungsschritt eingespart.

Claims

Patentansprüche
1. Halte Vorrichtung (1) für einen Ultraschallwandler (17) mit einem Membrantopf (11), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welche Folgendes aufweist: ein Gehäuse (3) zur Aufnahme des Membrantopfs (11); - ein Entkopplungsbauteil (6) für eine schwingungsgedämpfte Anordnung des
Membrantopfs (11) an dem Gehäuse (3) und an einem Halteabschnitt (2); und einen Füllwerkstoff (16) für eine schwingungsgedämpfte und dichte formschlüssige Verbindung des Membrantopfs (11) und des Entkopplungsbauteils (6) mit dem Gehäuse (3), wobei das Entkopplungsbauteil (6) einen Spalt (10) zwischen einem Rand (5) einer
Öffnung (18) des Gehäuses (3) und dem Membrantopf (11) abdichtend ausfüllt.
2. Halte Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsbauteil (6) eine Außenseite (19) des Membrantopfs (11) zumindest abschnittsweise umschließt.
3. Haltevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsbauteil (6) einen Frontabschnitt (7) zur Aufnahme in dem
Halteabschnitt (2) und eine hinteren Abschnitt (8) aufweist, der im Innenraum (4) des Gehäuses (3) angeordnet ist.
4. Haltevorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Frontabschnitt (7) und der hintere Abschnitt (8) des Entkopplungsbauteils (6) durch einen radial nach außen hervorstehenden Steg (9) getrennt sind, der an einem Rand (5) des Gehäuses (3) anliegt.
5. Halte Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrantopf (11) einen Deckel (14) aufweist, welcher eine Ausnehmung (15) für eine Bedämpfung des Deckels (14) aufweist.
6. Halte Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (15) des Deckels (14) des Membrantopfs (11) mit dem Füll Werkstoff (16) zur Bedämpfung des Deckels (14) ausgefüllt ist.
7. Verfahren zum Herstellen einer Halte Vorrichtung (1) für einen Ultraschallwandler (17) mit einem Membrantopf (11), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei die Halte Vorrichtung (1) Folgendes aufweist: - ein Gehäuse (3) zur Aufnahme des Membrantopfs (11); ein Entkopplungsbauteil (6) für eine schwingungsgedämpfte Anordnung des
Membrantopfs (11) an dem Gehäuse (3) und an einem Halteabschnitt (2); und einen Füllwerkstoff (16) für eine schwingungsgedämpfte und dichte formschlüssige Verbindung des Membrantopfs (11) und des Entkopplungsbauteils (6) mit dem Gehäuse (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
(Sl) zumindest ein abschnittsweises Aufbringen des Entkopplungsbauteils (6) auf einer Außenseite (19) des Membrantopfs (11); (S2) Einsetzen des Membrantopfs (11) mit einem hinteren Abschnitt (8) des
Entkopplungsbauteils (6) in eine Öffnung (18) des Gehäuses (3); und
(S3) zumindest ein teilweises Befüllen des Innenraums (4) des Gehäuses (3) mit dem
Füll Werkstoff (16) zum Herstellen der Halte Vorrichtung (1) für den Ultraschallwandler
(17).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim zumindest teilweisen Befüllen des Innenraums (4) des Gehäuses (3) das Entkopplungsbauteil (6) eine Abdichtung eines Spalts (10) in der Öffnung (18) zwischen dem Gehäuse (3) und der Außenfläche (19) des Membrantopfs (11) bildet.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim zumindest teilweisen Befüllen des Innenraums (4) des Gehäuses (3) mit
Form Werkstoff (16) eine Ausnehmung (15) eines Deckels (14) des Membrantopfs (11) zur Bedämpfung des Deckels (14) mit Form Werkstoff (16) ausgefüllt wird.
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